Sustainable approaches to reuse water treatment sludge for phosphorus removal : thermal treatment and extraction of Al sludge = 인 제거를 위한 정수슬러지의 지속 가능한 대생 방법 : 알루미늄 슬러지 열 처리 및 추출
저자
발행사항
춘천 : 한림대학교, 2021
학위논문사항
학위논문(석사)-- 한림대학교 대학원: 환경생명공학과 환경생명공학전공 2021.8
발행연도
2021
작성언어
영어
DDC
658.854 판사항(22)
발행국(도시)
강원특별자치도
형태사항
viii, 108 p. : 삽화 ; 30 cm.
일반주기명
참고문헌: p. 79-97.
UCI식별코드
I804:42014-200000507774
소장기관
Alum sludge (AS) is an abundant and ubiquitous residue generated from drinking water treatment plants. AS was thermally treated to use as an adsorbent for phosphate removal from wastewater. Organic matter in the AS was a potential competitor and can deter phosphate adsorption. Pyrolysis and drying of AS were adopted to enhance phosphate removal by eliminating organic matter and enriching Al content. Adsorption kinetics showed that phosphate removal was highest with the AS pyrolyzed at 700°C followed by 500°C, air-dried and oven-dried (105°C). Adsorption kinetic modelling showed that the pseudo-second-order model was the fittest model in all the AS. Adsorption isotherms also showed that the pyrolyzed AS and air-dried AS had similar adsorption capacity of 30.83 to 34.53 mg P/g AS. Al dissolution was less than 2 mg/g Al in all the AS samples. COD release was significant in the dried AS, up to 8.0 mg COD/g AS, whereas pyrolyzed AS released less than 1 mg COD/g AS. FTIR and SEM-EDS analyses of the AS after phosphate adsorption showed the formation of aluminum-phosphate complex. In overall, pyrolysis of AS at 700°C was very effective to remove phosphate without leaving secondary pollution.
Combined thermal treatment (dried at 105C, calcined at 700C) and extraction of alum sludge (AS) were applied for aluminum recovery and phosphorus removal. Calcined AS had higher aluminum and lower COD content than the intact and dried AS. Both acid and alkali extraction recovered more than 90% of the aluminum in the intact and the pretreated AS. Alkali extract of the AS had less heavy metals and COD contents than the acid extract. Response surface methodology (RSM) of Box−Behnken Design (BBD) was applied to find the optimal condition for phosphorus removal with the recovered aluminum solutions. The aluminum solutions showed that the highest phosphorus removal efficiency was more than 98% at the optimal condition (pH 6.4 and Al/P molar ratio higher than 2) with the extract from the calcined AS. FTIR and XRD analyses confirmed that the recovered precipitate contained AlPO4 and Al(OH)3.
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